组成图示
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传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
葡萄糖（glucose, Glc）；样品基质：血液/组织间液，体外实验使用含100 mM NaCl的磷酸缓冲液。
检测原理
葡萄糖扩散至工作电极表面，被固定层中的葡萄糖氧化酶（GOx）特异性催化氧化为葡萄糖酸，同时酶被还原。氧化铱纳米颗粒（IrOx NPs）作为电子介体，将还原酶上的电子传递至金工作电极，产生与葡萄糖浓度相关的法拉第电流。三电极电位计控制工作电极相对伪Ag/AgCl参比电极的电位，并通过金对电极完成电流回路，测量工作电极-对电极电流。芯片内电流-频率转换器将电流转为脉冲频率，负载调制电路改变内部线圈负载，外部13.56 MHz读取器检测射频包络变化并恢复数据。该机制免氧且不产生H2O2；无扩散限制层时响应受质量传输限制而呈非线性，体内疤痕组织可改善线性。
检测灵敏度
原文未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率及相关系数。
效应效果
体外实验中，系统对0至30 mM以上葡萄糖溶液产生响应，但因未设置扩散限制层，响应处于质量传输限制区，线性较差；作者认为体内疤痕组织可充当扩散限制层并改善线性。应答芯片可测量1 nA至1 μA电流，积分非线性误差小于0.3%，在接收射频幅度高于2.6 V时正常工作，最大读取距离约4 cm，总电流约110 μA，微系统体积32 mm3。传感器采用IrOx介导，免氧且不产生H2O2，作者称其具有良好化学稳定性、重现性和生物相容性。论文未报告选择性、RSD、实际样品回收率或临床方法对比，主要价值在于小型化、无电池无线植入和长期血糖监测潜力。
传感器的构成
- 基底/绝缘层：4英寸硅片上500 nm SiO2，提供电极间绝缘。
- 金属化层：Ti-Ni-Au（40 nm-400 nm-400 nm）用于工作电极、对电极、互连和焊盘；Ti粘附、Ni扩散阻挡、Au导电抗氧化。
- 参比电极层：Ti-Pd-Ag（50 nm-50 nm-600 nm）形成伪Ag/AgCl参比电极，提供稳定电位。
- 钝化层：800 nm Si3N4（PECVD）保护电路并降低水汽/碱离子渗透，RIE开窗。
- 识别元件层：葡萄糖氧化酶（GOx）固定在工作电极上，特异性催化葡萄糖氧化。
- 电子介体层：氧化铱纳米颗粒（IrOx NPs）介导还原酶与工作电极间电子转移，实现免氧检测。
- 固定基质：Nafion与乙醇/水混合溶剂中的溶胶-凝胶，固定GOx和IrOx NPs。
- 封装层：MED6-6606硅橡胶，保护互连和片外元件免受血液/组织液腐蚀。
中文摘要
本文提出一种远程供电的植入式微系统，用于连续血糖监测。该微系统由微加工葡萄糖生物传感器与应答芯片通过倒装焊集成而成。应答芯片由外部读取器以13.56 MHz载波感应供电，测量葡萄糖生物传感器的输出电流，并通过负载移位键控（LSK）将数据回传至外部读取器。微系统总体积为32 mm3。论文介绍了葡萄糖传感器的微加工工艺、微系统组装流程以及应答芯片各电路模块。应答芯片采用TSMC 0.18 μm CMOS工艺制造，芯片面积为1.3 mm×1.3 mm2。在接收射频信号幅度高于2.6 V的条件下，芯片可测量1 nA至1 μA的传感器输出电流，积分非线性误差小于0.3%，电路总电流约为110 μA。该设计旨在通过微型化、无电池供电和新型免氧葡萄糖传感器，实现长期、稳定的皮下连续血糖监测。
英文摘要
A remotely powered implantable microsystem for continuous blood glucose monitoring is presented. The microsystem consists of a microfabricated glucose biosensor flip-chip bonded to a transponder chip. The transponder chip is inductively powered by an external reader with a 13.56-MHz carrier. It then measures the output signal of the glucose biosensor and transmits the measured data back to the external reader using load-shift keying (LSK). The microsystem has a volume of 32 mm(3). The procedures for the microfabrication of the glucose sensor and the assembly of the microsystem are described along with the description of the circuit blocks of the transponder chip. The transponder chip has been fabricated with the TSMC 0.18-mum CMOS process and has a total area of 1.3 x 1.3 mm(2). The chip can measure the sensor output current ranging from 1 nA to 1 muA with less than 0.3% nonlinearity error, provided that the amplitude of the received RF signal is higher than 2.6 V; the circuit consumes a total current of about 110 muA.